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Quantum simulation of Jet Evolution and Parton Structure

Description du projet

L’informatique quantique pourrait éclairer les collisions de particules à haute énergie

L’informatique quantique révolutionne la manière dont nous résolvons les problèmes complexes, offrant de nouvelles façons de relever les défis dans des domaines tels que la physique nucléaire et la physique des hautes énergies. L’informatique quantique permet de simuler plus efficacement les systèmes quantiques à corps multiples, tels que l’évolution des jets en physique des particules, d’autant plus que les processeurs quantiques continuent de s’améliorer. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet Q-JEPS vise à développer le premier cadre de calcul quantique pour étudier l’évolution des jets multiparticulaires à l’aide d’ordinateurs quantiques bruyants à échelle intermédiaire. Les chercheurs créeront des algorithmes quantiques efficaces pour simuler des jets dans des champs denses et calculer des observables clés tels que le paramètre d’extinction des jets. L’équipe explorera également les fonctions de structure des partons et publiera éventuellement un logiciel de simulation quantique en libre accès.

Objectif

Quantum computing has emerged as a new method to simulate many-body quantum systems, especially in nuclear and high energy physics. The goal of this proposal is to develop the first quantum computing framework for multi-particle jet evolution using the light-front Hamiltonian approach and parton structure functions related to core high energy experiments using available noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers. The fruition of this 24-month project will provide an alternative “quantum” perspective to jet physics, which complements current classical models. By using qubit, a two-level quantum state, quantum simulation triumphs over its classical counterpart by taking asymptotically fewer computational resources, especially when quantum processors become available in the next few years. To this end, I propose to spend the first 16 months at my main host, the Galician Institute of High Energy Physics (IGFAE) of the University of Santiago de Compostela (USC), under supervisor Professor Carlos Salgado on jet physics and quantum simulations. Here, I will develop an efficient Hamiltonian and state encoding scheme for the quantum simulation of composite jets in a dense background field to extract useful observables such as the jet quenching parameter. In the next 4 months, I will work at the second host, the University of California Los Angeles (UCLA), with supervisor Professor Zhongbo Kang on parton structure functions. I will study different quantum algorithms, especially quantum imaginary time evolution, to obtain various parton structure functions with quantum computing. In the final 4 months, I will return to USC to build and publish the first open-source quantum simulation software in high energy physics for jet evolution and parton structure calculations. My project will answer some of the most challenging research questions in jet phenomenologies and quantum simulation algorithms, and lay the groundwork for future quantum applications.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinateur

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA
Contribution nette de l'UE
€ 181 152,96
Adresse
COLEXIO DE SAN XEROME PRAZA DO OBRADOIRO S/N
15782 Santiago De Compostela
Espagne
Région
Noroeste Galicia A Coruña
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)